Spatial and temporal variation in the hydrochemistry and isotopic composition of the groundwater in the Jordan in Jordan rift valley : case study for Ramallah-Jerusalemsub-Basin, Palestine

مقدم أطروحة جامعية

Abu Hulw, Fayiz M.

مشرف أطروحة جامعية

al-Mimi, Ziyad
Khayyat, Said

الجامعة

جامعة بيرزيت

الكلية

معهد الدراسات البيئية و المائية

دولة الجامعة

فلسطين (الضفة الغربية)

الدرجة العلمية

ماجستير

تاريخ الدرجة العلمية

2008

الملخص العربي

لقد تم تنفيذ عملية مراقبة المياه الجوفية الموجودة في منطقة الينابيع المجاورة لمجرى وادي القلط في منطقة منحدرات القدس-رام الله، إضافة لسهل أريحا.، الواقعة في الضفة الغربية / فلسطين، إضافة للمياه الأمطار في حوض القدس-رام الله خلال موسم شتاء 2006-2007.

حي,ث تم تتبع النترات NO3 ذات مصدر التلوث الصناعي و الكربون العضوي المذاب DOC في الينابيع و مياه الأمطار، إضافة إلى تغيرات أخرى مكانية و مرحلية ضمن التكوين الكيميائي الأرضي، التكوين الطبيعي-الإنساني- للمياه الجوفية، و كذلك يشمل النظائر المستقرةઠ18O and ઠ2H .

و يوضح تحليل مفصل للعناصر المذابة أنه ما عدا إذابة الكربونات و النترات و الكلوريد و الكبريت، فإن هذه المركبات المذابة تمتص من قبل التربة و الصخور للخزان الجوفي، إضافة لكميات صغيرة من ال Mg.

هكذا، فإن ال Mg ينشأ من الكربونات في الكربونات إضافة لل Mg-Cl المياه المالحة الموجودة في الصخور.

يجب التعامل مع مياه ال Mg-Cl المالحة بشكل مناسب، كمصدر محتمل لتراجع المياه العذبة، التي تسحب من أعلى جبل، و تتراجع حالما تذهب مزيدا للشرق و تصل للشرق، بالقرب من حدود أريحا.

التغيرات الزمانية و المكانية في الخصائص الكيميائية تكشف أن المشكلة في المياه العذبة مرتبطة بعامل الزمن، المدة الزمنية لبقائها و وجودها في الخزان الجوفي و التجمعات الملحية.

أما العوامل الرئيسة التي تؤثر في ذلك فهي زمن المكوث في الخزان الجوفي و معدل التدفق في التكوينات الجيولوجية و آلية و كمية التغذية.

زمن المكوث بالإضافة إلى كثافة التساقط (التغذية) يلعب دورا هاما في التحكم بخصائص و التركيب الكيميائي للمياه الجوفية.

و تبين أن المياه الجوفية في المنطقة القريبة من أريحا، و تحديدا عين السلطام و عين ديوك تمتاز بطول زمن المكوث و تعد أقدم من تلك التي في المنطقة العليا من وادي القلط و ذلك استنادا للارتفاع في نسبة الكتلة المولية Mg / Ca بالإضافة للمؤشر النظار 2H الأعلى.

و من المؤشرات المهمة، أكسدة المواد العضوية الناتجة عن مخلفات الصرف الصحي و النفايات و التي تنتج Co2 المذاب.

و تؤدي زيادة CO2 لانخفاض pH و بالتزامن مع حالة دون الإشباع بالنسبة ل calcite ( و dolomite).

و كذلك الحال في انخفاض تركيز CO2 ينتج حالة فوق الإشباع، و هذا يعني أن إشباع calcite يحدث في نهاية الموسم المطري و هذه المشاهدة كانت واضحة في بداية موسم الشتاء، و بشكل أوضح أعلى قيمة في بدايته من نهايته.

بينما تظهر مياه الينابيع حدوث تغير مفاجئ في قيمة NO3, DOC بعد أسابيع قليلة من أول تساقط مطري فعال.

و بلغت قيمة DOC في المياه الجوفية أكثر من 12 mg / L في عين القلط وعين الديوك، و هذا مؤشر على وجود خطر على صحة الإنسان في حالة عملية الكلورة chlorination لغرض الشرب من المياه.

تظهر عينات المطر قيمة مرتفعة للنترات بعد أول تساقط مطر لاحقا لفترة جفاف بين فترات التساقط المطري.

و تتناقض هذه القرائات مع حدوث عملية الغسيل washout effect للملوثات في الجو.

كما أن تأثير التكوين الصخري karstic و سقوط الأمطار بشكل غير متماثل لمحتوى النترات معتمدا على الحالة المائية hydrological state و زمن و تركيز سقوط المطر.

الخارج من الملوثات في مياه الصرف الصحي من المشتوطنات المحيطة، التجمعات البدوية، و كذلك الحيوانات في محيط مجرى وادي القلط كانت متباينة و معتمدة على كثافة التساقط و طول المدة الزمنية للفترة الجفاف.

و تحلل المواد العضوية كمصدر أساسي لزيادة عسورة و محتوى المعادن في المياه.

إن مؤشر النظائر للعناصر في المياه الجوفية خلال الموسم جاء متغيرا بالاعتماد على الظروف المناخية، المكانية الزمانية.

و جاء local .meteoric water line (LMWL) ઠ2H =7.95 ઠ18O + 19.75 % SMOW تم تميز منطقتين للتغذية المياه الجوفية ؛ المنطقة الأولى و يمثلها عين فاره و عين القلط، و يتم التغذية فيها مباشرة من خلال المياه السطحية للمرتفعات الشرقية، و مع زمن مكوث أقل من ذلك الذي في المنطقة الثانية.

و تأتي المنطقة الثانية، بالقرب من الدود الغربية لمدينة لأريحا و يتم تغذيتها بالمياه بشكل رئيسي من المياه الجوفية للمرتفعات الشرقية مصحوبا بالقليل من المياه السطحية.

و بإشباع أكثر ل deuterium في بداية الموسم مكأدا طول زمن المكوث للمياه التي يحصل لها استبدال بمياه جديدة مع الزمن.

النتائج السابقة مهمة و مفيدة للمساعدة في الوصول لاستخدام أكثر فعالية للمياه في المنطقة، و لهذا يجب الحرص على استخدام الإجراءات السابقة و الاحتياطية، و كما الاستفادة من المياه السطحية الجارية بالاستفادة من المناطق الأكثر تغذية للمياه بخاصة في المنطقة الثاني التي يحصل فيها تبخر أعلى و تغذية أقل.

الملخص الإنجليزي

The interpretation of monitoring of Groundwater from the springs along Wadi Al-Qilt stream in the Jerusalem–Ramallah Mountain slope area and in the Jericho Plain, West Bank, Palestine, and for the precipitation in the Jerusalem Ramallah sub-basin during the hydrological year 2006-2007 has been carried out.

Intended for the anthropogenic nitrate and dissolved organic carbon in the springs and precipitation, along with spatially and temporally variations of other gynogenic (natural) and anthropogenic chemical composition of the groundwater as well as stable isotopes δ18O and δ2H.

A detailed analysis of dissolved species reveals that besides dissolution of carbonates, also nitrate, chloride, and sulfate are leached from soil and the aquifer rocks together with small amounts of Mg.

Thus, Mg not only originates from carbonates but also from Mg-Cl saline waters included in the rocks.

The Mg-Cl saline water problem should be handled in proper way as a potential source for freshwater deterioration that is drained from the upper mountain and deteriorate as soon approach further to the east near Jericho boarder.

The spatial temporal changes in the hydrochemistry of the aquifer reveals that the problem of freshwater deterioration complicated as a function of groundwater residence time and it’s long contact with the aquifer matrix and saline bodies.

The main factors affected the groundwater residence time and flow rate are the geological structure of the aquifer, the amount of active recharge to the aquifer, and the recharge mechanism.

The residence time as well as the intensity of recharge (precipitation) plays the important role and found to be responsible in controlling the changes in the chemical composition of spring water which is mainly affected by the distance from the main recharge area.

It was found that the groundwater in the springs near Jericho boarders, namely Sulatn and Dyouk springs have long residence time and older age than those springs in the upper part of Wadi Qilt.

This was indicated by the relatively higher Mg / Ca molar ratio as well as more enriched 2H isotopic signature.

A very important indicator is the oxidation of organics derived from sewage and garbage resulting in variable dissolved CO2.

High CO2 yields lower pH values and thus under saturation with respect to calcite (and dolomite).

Low CO2 concentrations result in over saturation, which means that calcite saturation accrues at the end of the rainy season.

This observation was clear at the beginning of the winter season effect is particularly high at the beginning of the winter season and lowest at its end.

While the springs water show a Spatial and Temporal Variations in the Hydrochemistry and Isotopic Compositions of the Groundwater in the Jordan Rift Valley Fayez Abu Hilou, M.Sc thesis, 2008.

shock in the NO3 and DOC values several weeks after a significant storm event.

The values of DOC in groundwater reach over than 12 mg / L in Qilt and Dyouk springs in values which might consists a potential health risk if the water was chlorinated for drinking purposes.

The rainwater samples show a high nitrate values after the first rain event and directly after dry period between storms.

These values tend to get lower as the winter season proceeds under the washout effect for the atmospheric pollutants.

The response of the Kars tic systems to the precipitations and the nitrate content are quite heterogeneous and depend on the hydrological state of the system as well as the time and the intensity of the storm events.

The effluent of different anthropogenic pollutants from sewage water of the settlements, Bedoins, and animals surrounding the wadi was varied also depending on the storm intensity and the length of dry period between each rain event.

The degradation of dissolved organic matter is a major source for increase the water hardness and mineralization The isotopic signatures for the rain events along the rainy season found varied depending on the weather conditions, Orographic effects (altitude effect).

The local meteoric water line (LMWL) was: δ2H = 7.95 δ18O + 19.75 % SMOW.

Two zones of recharge are distinguishable.

Zone 1 represented by Ein Fare and Ein Qilt.

Which is fed directly through the infiltration of meteoric water and surface runoff from the mountains along the eastern mountain slopes with less groundwater residence time? And high flow rate.

Zone 2 appears near the western border of Jericho at the foothills, which is mainly fed by the underground water flow from the eastern slopes with low surface infiltration rate.

But it shows higher groundwater residence time and slow flow rate than zone 1.

Both zones have varied isotopic signatures where the later zone shows more enriched deuterium values in the early season which confirmed the long residence of the groundwater that flushed out later and replaced by the new replenished groundwater with more depleted values.

The main factors affected the groundwater residence time and flow rate are the geological structure of the aquifer, the amount of active recharge to the aquifer, and the recharge mechanism.

The results thus might be very useful for more efficient freshwater exploitation in the region ; therefore pre-cautions should take place for the replenished water.

The runoff water should not be freely infiltrated along the Wadi since it has a bad infiltration zone in one of its parts (zone 2) and thus much more water could be lost by evaporation.

التخصصات الرئيسية

علوم الأرض و المياه و البيئة

الموضوعات

• الهيدرولوجيا
• المياه الجوفية
• الأردن

عدد الصفحات

106

قائمة المحتويات

• APA
• MLA
• AMA

لغة النص

الإنجليزية

نوع البيانات

رسائل جامعية

رقم السجل

BIM-302699